Вот как вы себе представляете жидкость, и какими свойствами она должна обладать? В первую очередь она должна литься, растекаться, но никак не выдерживать вес человека или занимать вертикальное положение. Но не все в нашем мире так просто, есть особые жидкости, которые ведут себя немного странно – это неньютоновские жидкости.

Кровь находится в постоянном движении. По мере увеличения скорости кровотока вязкость крови снижается, а при замедлении — увеличивается. Значение вязкости жидкости играет важную роль. Предположим, что наша кровь слишком густая. Следовательно, может возникнуть тромб и вызвать сердечный приступ или инсульт. Если кровь слишком жидкая, может начаться кровотечение. Врачи должны знать о вязкости крови при выполнении операций. Кровь — это неньютоновская жидкость.

Все это и натолкнуло меня на поиск ответа на такие вопросы, как: от чего зависит вязкость жидкости? какими свойствами обладает неньютоновская жидкость? каково применение неньютоновских жидкостей в повседневной жизни?

Изучая литературу, я выяснил, что неньютоновские жидкости по своим свойствам являются аномальными. Актуальность моего исследования вызвана именно желанием выяснить, в чем же состоит аномальность неньютоновской жидкости, проверить свойства жидкости на опыте.

Цель работы: выявить свойства исследуемой жидкости.

Исходя из этого, были поставлены следующие задачи:

1.Расширение знаний о физической природе вязкости жидкости;

2. Практическое изучение свойств неньютоновской жидкости;

3. Освоение экспериментальных методов определения коэффициента внутреннего трения;

4. Выявление практической значимости свойств неньютоновской жидкости.

Методы исследования: анализ литературы, просмотр видеороликов; обобщение и обработка данных, наблюдение и опыт, анализ экспериментальных результатов.

Объект исследования – свойства аномальной жидкости.

Предметы исследования: неньютоновская жидкость

Гипотеза: если мы сможем определить, от чего зависит вязкость жидкости, то это позволит объяснить аномальные свойства неньютоновской жидкости (суспензии, эмульсии, растворы некоторых полимеров, течения грязи, нефти, крови и др.).

Практическая значимость: исследовательская работа может быть использована при изучении темы «Свойства жидкостей», выполнении лабораторных практикумов. Приобретенные знания и навыки могут быть полезны в получении профессии в области медицины, нефтегазовой промышленности, архитектуре, промышленности.

Глава 1 Вязкость жидкости. Аномальность неньютоновской жидкости.

Жидкость — агрегатное состояние вещества, обладающие способностью неограниченно менять форму под действием механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём. Это свойство называется текучестью.

Если в движущейся жидкости её вязкость зависит только от её природы и температуры и не зависит от градиента скорости, то такие жидкости называют ньютоновскими. К ним относятся однородные жидкости. Когда жидкость неоднородна, например, состоит из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры, то при её течении вязкость зависит от градиента скорости. Вязкость проявляется в том, что возникшее в жидкости или газе движение после прекращения действия причин, его вызвавших, постепенно прекращается.Такие жидкости называют неньютоновскими.

Неньютоновская жидкость (названа так в честь Исаака Ньютона) – это вязкая жидкость, подчиняющаяся в своем течении закону вязкого трения Ньютона, то есть её вязкость зависит от градиента скорости. Таких, аномальных с точки зрения гидравлики, жидкостей немало. Они широко распространены в нефтяной, химической, перерабатывающей и других отраслях промышленности.

Если на них воздействовать резко, сильно, быстро – они проявляют свойства, близкие к свойствам твердых тел, а при медленном воздействии становится жидкостью.

К неньютоновским жидкостям можно отнести буровые растворы, сточные грязи, масляные краски, зубную пасту, кровь, жидкое мыло.

Неньютоновские жидкости состоят из мелких частиц, распределенных в жидкости, причем, внешне могут напоминать твердые субстанции или гель. Так, например, зыбучий песок, как и разные виды, так называемых неньютоновских жидкостей, обладает свойствами, характерными как для твердых объектов, так и для обыкновенных жидкостей.

С трением знакомы практически все. Трение между твердым телом и жидкостью или газом называется жидким, или вязким трением. Оно подчиняется своим закономерностям, существенно отличающимся от законов сухого трения. Каково это отличие и чем оно объясняется? Когда соседние слои жидкости движутся относительно друг друга, неизбежно происходит столкновение молекул дополнительно к тому, которое обусловлено тепловым движением. Возникают силы, затормаживающие упорядоченное движение. При этом кинетическая энергия упорядоченного движения переходит в тепловую — энергию хаотического движения молекул.

Δ х=2<λ>

ΔS

и₂

и₁

Выберем площадку ΔS, с которой соприкасаются два соседних слоя жидкости Lи M. Обозначим и₁ ии₂ скорости слоев на расстояниях λ от площадки ∆S(где λ – средняя длина свободного пробега молекул). Когда слои жидкости или газа движутся относительно друг друга с различными скоростями и₁ ии₂, то частицы, переходя из одного слоя в другой, переносят и свой импульс. Следовательно, в верхнем слое Lпоявляются молекулы с большими скоростями, а в нижнем слое M– с меньшими. Каждая молекула, имеющая массу mпри переходе из одного слоя в другой, изменяет свой импульс на m∆u. Если температура жидкости или газа постоянна, то все молекулы имеют одинаковую скорость теплового движения υ. За время Δt молекула пролетает расстояние υΔt. Число молекул в слоях Ми L, прилегающих к площадке ∆Sравно N₀=n₀(υ)∆SΔt, где n₀- концентрация молекул.

В результате хаотического движения только <img src=«file:///C:Users

—

13.12.2015

2401

Трофимова Анна